摘 要随着计算机、电子、传感器、智能化等技术的不断发展，各种机器人发展得到了很大的改进，当前在民用、军事、科学研究等方面得到广泛的应用。车载机器人作为研究领域的一个重要分支，不但其翻越障碍物能力突出、而且对地面适应能力强、推力大、系统稳定可靠等特点，一直是国内外研究的重点之一。根据设计要求，机器人采用履带式的机械结构形式，体积小巧紧凑。机器人采用对称的结构，左右两边分别采用单独的直流减速电机单独驱动履带。本文详细的介绍了机器人的关键零部件从动轮、主动轮，并对其进行了运动稳定性的分析。 智能车载机器人一体化平台控制系统采用模块化的主从分布式结构，主控芯片在接收到上位机发送的信号之后进行判断，根据指令给从控芯片分布任务。选择STC89C52RC单片机作为信号接收发送、电机速度采集、舵机角度采集、机械手控制的核心芯片。通过TB6612FNG驱动器完成对电机、舵机的驱动；通过磁电编码器完成对电机速度的采集；通过蓝牙进行单片机与上位机之间的数据通信，其中包括控制指令、电机转速、舵机角度等数据信号。最后理论分析了机器人的运动性能并对其爬坡、越障进行了相关实验认证。
目 录
第一章 绪论 1
1.1车载机器人国内外发展史 1
1.2车载机器人发展趋势 1
1.3车载机器人研究背景及意义 2
第二章 车载机器人总体方案设计 3
2.1车载机器人移动方式 3
2.2车载机器人移动要求 3
2.3车载机器人移动方式选择 3
第三章 车载机器人机构设计 6
3.1车载机器人结构设计要求 6
3.2整体结构设计方案 6
3.3机构开发环境Solidworks简介 6
3.4主要零部件设计 6
第四章 车载机器人控制系统设计 9
4.1控制系统设计要求 9
4.2控制系统总体设计方案 9
4.3单片机软件开发环境 10
4.4主要元器件选型 10
4.5车载机器人速度计算 11
4.6控制电路原理图及分析 12
4.7控制电路PCB布线及分析 13
4.8车体部分
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程序分析 14
第五章 车载机器人控制算法设计 16
5.1常规PID控制算法 16
5.2双电机同步控制算法 17
第六章 车载机器人运动性能分析 19
6.1越障运动分析 19
6.2爬坡性能分析 19
结束语 22
致谢 23
参考文献 24
附录 25
第一章 绪论
1.1车载机器人国内外发展史
车载机器人一体化的研究可以追溯到20世纪60年代。斯坦福大学研究所成功地研制一种典型的自主移动机器人Shakey。它具有在复杂环境下，对象识别，自主推理，路径规划及控制功能。与此同时，以General Electric Quadruped为代表的步行机器人也研究成功。它能在不平整、非结构化环境中运动。70 年代末，随着计算机技术的发展和应用，以及传感器技术的发展，移动机器人的研究又出现新的高潮。特别是80年代开始，在美国国防部DARPA的支助下，由CMU，Standford大学和MIT等单位开展的ALV研究；能源部制定的为期10年的机器人和智能系统计划，以及后来的空间机器人计划；日本通产省的极限环境下作业机器人计划和人形机器人计划等。除此之外，很多世界著名公司不惜投入重金，纷纷开始研究移动机器人。进入90年代后，随着技术的迅猛发展，移动机器人向实用化、系列化、智能化进军。
同世界主要机器人大国相比，尽管我国在移动机器人的研究起步比较晚，但是发展却是很迅速。对于一些室外移动机器人的某些关键技术达到了或者接近国际先进水平。国内移动机器人主要研究成果如下：清华大学的智能移动机器人THMR Ⅲ，Ⅴ型机器人；中科院沈阳自动化所的AGV自主车和防爆机器人；香港城市大学的自动导航车及服务机器人；哈尔滨工业大学的导游机器人；由南京理工大学，北京理工大学，浙江大学等多所院校联合研究的军用室外移动机器人。此外国内还有北京航空航天大学，北京科技大学，西北工业大学等院校也进行移动机器人的研究[1]。
1.2车载机器人发展趋势
车载机器人目前的发展趋势主要包括以下几点：
(1)标准化、模块化
就目前而言，车载机器人刚处于起步阶段，硬件、软件形式不一，规格更难于统一。要想大规模推广必须使用标准化部件。而要实现标准化就需要采用模块化结构，由于各个组成模块容易形成系列产品，对于提高系统的可靠性和增强系统的扩展性极为有利。
(2)控制智能化
20世纪80年代后期，随着新控制方法和新控制思想的出现，研究人员着手研究具有一定自主能力的机器人，它可以在遇到突发情况时在操作人员监控下自主行动。90年代以后，有些研究机构开始幵发自主型机器人，即机器人能够智能自主导航、避障甚至独立完成特定任务。
(3)通信网络化
随着互联网的全球发展，用户期望通过互联网对移动机器人进行远程导航控制，这样甚至可以使操作人员远在大洋彼岸对机器人的状况了如指掌，避免危险性任务的伤害[2]。
1.3车载机器人研究背景及意义
随着社会的进步，科学技术的发展，人类已不仅仅满足当前所生存的环境，强烈的探索精神催使人类对未知领域进行探索。而与未知领域相伴随的通常是危险，地形、空气、未知生物，这一切都阻挡人类对未知领域进行深入了解。如今，在人们又能力去通过其他手段尝试的时候，车载机器人孕育而生。
车载机器人是一种能够代替人到达某些因为特殊原因人类不能涉足的领域的一种机器人。与车载机器人相伴随的通常有高通过性、高负载能力。车载机器人的出现，改变了以前人类尴尬的探索局面，加快了人类对未知领域的探索。当车载机器人与机械手、摄像头结合，就有了人类对月球的深入了解，为人类未来的地球迁移提供了基础。现如今，人工智能技术的高速发展，车载机器人所用的的属性大幅度提高，尤其是机器理解、搜索、任务及路径规划、视觉识别、模糊控制、神经网络等技术的发展，使机器人向着智能化、自主化方向发展[3]。
车载机器人总体方案设计
2.1车载机器人移动方式
车载机器人作为一个移动机器人，其本身的移动是通过驱动器提供动力驱动自身的运动，移动机器人的移动方式样式繁多，不同的移动方式也就决定了机器人的工作特点及其工作场景，目前机器人的移动方式主要有轮式、足式和履带式，特点如下：
轮式移动机器人是目前应用最广泛一种机器人移动方式，强大的机动性是轮式机器人的主要特点，但广泛的应用也就说明了轮式机器人面对特殊环境的无力性，在面对复杂路况时较差的稳定性是轮式机器人存在的较大问题。
足式机器人虽能够通过某些特殊的路况，但也存在一些问题，如对物体的承载能力、行驶稳定性等。
履带式移动方式具有良好的应用前景，具有小的接地比压，特殊路况的通过性，良好的地面附着能力，爬楼梯、越障平稳性高，良好的自复位能力等特点。但同时履带式移动方式具有较慢的速度，且功耗大，对地面的破坏力大等缺点。
2.2车载机器人移动要求
作为一个移动车载平台，保证稳定性的同时又能够保持良好的通过性是移动机器人需要解决的问题。就稳定性而言，根据移动车载平台的应用环境和使用要求，机器人一般自带电池，要求体积尽量小，不得妨碍机械手之类的接入工具的正常工作，但机器人要有足够的稳定性，能够保证接入工具正常工作期间的稳定性。就通过性而言，机器人在面对障碍物、坡度等一些障碍物时，要具有足够强的通过性。本文所设计的机器人系统旨在完成对物体的搬运，主要考验机器人的越障能力、爬坡能力。
2.3车载机器人移动方式选择

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